[发明专利]宏微动高精度对接用夹持器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于夹持器技术领域，主要涉及一种高精度对接用夹持器，特别是一种基于力位混合及宏微动的高精度对接用夹持器及其控制方法。

背景技术

解决两个物体在进行空间对接时，夹持器必须能将目标对象精确夹持，同时要尽可能减小夹持器带给目标对象的位置姿态的扰动。

精密装配中多以二指夹持技术为主，其对复杂形状的目标对象不易控制，夹持力及夹持范围都受到限制。

机床的三爪卡盘可以实现对目标对象较高精度的对中及较大的夹持力。但是，由于其在夹持和释放过程中仅仅是通过简单的控制，不具备对夹持力检测和目标对象的位置检测，因此其无法做到对目标对象高精度的夹持，也不适用于对接过程中对目标对象的精确夹持而不影响到目标对象的位置和姿态，无法进行全自动夹持。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是传统的夹持器在夹持或释放被夹持目标时对被夹持目标会造成位置和姿态的扰动，并且其夹持力位夹持位置不能得到精确控制，从而不能适应高精密夹持的需求。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种夹持器，用于对被夹持目标进行夹持，包括基座和用于接触被夹持目标以施加夹持力的多个夹持头，所述基座呈封闭形状，在所述基座上沿其周边均匀布置多个驱动系统，所述多个夹持头包含于所述多个驱动系统，所述多个驱动系统能够驱动所述夹持头朝向或远离基座的中心进行运动。

根据本发明的一种具体实施方式，所述夹持头是可更换的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述多个夹持头的位置和角度是可分别调节的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述驱动系统还包括伸缩杆和驱动器，所述夹持头连接于伸缩杆的朝向基座内侧的一端，所述驱动器与所述伸缩杆的侧部相连接，用于驱动伸缩杆沿其轴向进行运动。

根据本发明的一种具体实施方式，所述驱动系统还包括位移传感器，其连接于所述驱动器朝向基座外侧的一端，用于检测伸缩杆的运动。

根据本发明的一种具体实施方式，所述驱动系统还包括压力传感器，其安装于所述伸缩杆上，用于检测夹持力的大小。

根据本发明的一种具体实施方式，所述夹持器还包括控制系统，该控制系统包括与每个驱动系统相对应的压力控制器和位移控制器，所述位移控制器用于接收所述位移传感器反馈的伸缩杆位移信号，向驱动器传输伸缩控制信号，以控制伸缩杆的伸缩量，所述压力控制器用于接收压力传感器反馈的压力反馈信号，并向驱动器传输位移控制信号。

根据本发明的一种具体实施方式，所述控制系统还包括一个主控装置，所述各压力控制器均与该主控装置相连，所述主控装置根据所述压力传感器的压力反馈信号和所述位移传感器反馈的伸缩杆位移信号驱动驱动系统。

根据本发明的一种具体实施方式，驱动器包括多对运动足，驱动器通过所述多对运动足驱动所述伸缩杆。

根据本发明的一种具体实施方式，所述运动足由压电陶瓷构成。

本发明还提出一种控制夹持器对被夹持目标进行夹持的方法，所述夹持器包括基座、和多个驱动系统，所述夹持器还包括与所述多个电驱动系统连接的多个压力传感器和多个位移传感器，所述驱动系统包括夹持头和连接夹持头的伸缩杆，以及控制伸缩杆朝向或远离基座中心进行运动的驱动器，该方法包括如下步骤：所述多个驱动器接收与其连接的位移控制器的指令，驱动伸缩杆进行运动，使得多个夹持头接近被夹持目标；当所述多个压力传感器中的任何一个压力传感器检测到压力变化信号时，使与该压力传感器对应的驱动器停止工作；依次控制未停止工作的驱动器进行微动，直到与之对应的压力传感器检测到压力变化信号时，使未停止工作的多个驱动器依次停止工作，直到所有驱动器停止工作，并将此刻的多个夹持头的位置作为位移基准点；对所述驱动器进行力位复合控制，使所述多个夹持头的夹持力达到一个可稳定夹持被夹持目标的阈值，并且使相对于所述位移基准点的偏差小于一个许可范围，从而完成夹持动作，所述力位复合控制是指协同控制多个驱动器运动，按照如下原则进行控制：当某个夹持头的夹持力过大时，使该夹持头远离被夹持目标进行运动；当某个夹持头的夹持力过小时，使该夹持头靠近被夹持目标进行运动。